Способ инкапсуляции инородных металлических осколков внутри глаза

 

Использование, при лечении проникающих ранений глаза, в случае попадания инородных металлических осколкоа Сущность изобретения: способ включает бесконтактный нагрев осколка и окружающих его тканей глаза с помощью одиночного импульса магнитного поля и последующий контроль с помощью оптического микроскопа. При этом длительность импульса выбирают из соотношения

(19) ЩУ (11) (51) 5 А 1 F9 ОО

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ль.111191 11111

К ПАТЕНТУ Э

CO

CO

С)

-1

Ш

1О (21) 4946821/14 (22) 19.06.91 (46) 15.10.93 Бют). N() 37-38 (71) Институт радиотехники и электроники AH

СССР (72) Кислое В.В.; Петров tO.M.: Алекперов СД.; Благодатный П.В. (73) Научно-производственное объединение "фОРУМ" (54) СПОСОБ ИНКАПСУЛЯЦИИ ИНОРОДНЫХ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОСКОЛКОВ ВНУТРИ ГЛАЗА (57) Использование; при лечении проникающих ранений глаза, в случае попадания инородных металлических осколкоа Сущность изобретения: способ включает бесконтактный нагрев осколка и окружающих его тканей глаза с помощью одиночного импульса магнитного поля и последующий контроль с помощью оптического микроскопа. При этом длителыюсть импульса выбирают из соотношенчя т(с)=8х10 (1/В (ТА где т,  — длительность и о о амплитуда импульса магнитного поля. 3 ил.

2000759

55 ч

Изобретение относится к офтальмологии, в частности к физическим методам лечения проникающих ранений глаза при попадании в последний инородных металлических осколков, Проникающие ранения глаза с внедрением инородных металлических тел вызывают серьезные осложнения не только из-за характера самой травмы, но и,из-эа химического воздействия осколка на ткани глаза.

Это связано с тем, что при невозможности удаления, например из-за малых размеров, оставшийся осколок может вызвать металлоз — отложение токсичных солей металла в тканях глаза, которое сопровождается бурным воспалительным процессом и оедет в итоге к гибели глаза, С целью уменьшения токсического действия осколка в офтальмологической практике используют метод барьерной лазеркоагуляции, Метод основан на создании вокруг инородного тела рубцового барьера, образующегося при коагуляции тканей при воздействии лазерным лучом на глазное яблоко, что в итоге ограничивает всасывание химически активных веществ о окружающие ткани глаза, развитие металлоза, Известен способ барьерной лазеркоагуляции, основанный на управлении лучом лазера с помощью специальной отражающей системы с приводом, позволяющей по контрольному сигналу точно нацеливать лазерный луч на нужную часть глазного яблока пациента. Данный способ позволяет производить нагревание осколка и окружающей его рубцовой ткани световым пучком, что образует вокруг него более плотную капсулу, которая препятствует его токсическому действию. Недостатком данного способа является то, что очень часто (при малых размерах осколка) бывает трудно добиться четкой фиксации взгляда пациента, что необходимо для обеспечения требуемой точности при нанесении коагулянтов вокруг осколка.

Также известен способ барьерной лаэеркоагуляции, основанный на использовании двух лазеров — аргонового и криптонового, на оптических осях которых расположены два диска. Последние играют роль фильтров, избирательность которых регулируется специальной управляющей сисгемой. Это позволяет при поворачивании каждого диска вокруг своей оси на определенное число градусов совмещать с лазерным лучом тот или иной сектор диска, что в итоге приводит или к полному поглощению одного или двух лучей лазеров, или же к отражению их в нужную точку глазнога яблока пациента.

Недостатком данного способа также является то, что при малых пространственных размерах осколков очень трудно добиться четкой фиксации взгляда пациента, что резко снижает точность нанесения коагулянтов вокруг осколка.

Также известен способ барьерной лазеркоагуляции, основанный на использовании лазера и управляющей системы. позволяющей получать одиночный лазерный импульс или же серию лазерных импульсоо определенной длительности, что о

more дает плотность излучения на операционном поле глазного яблока пациента оплоть до 10 Вт/см, Недостатком данно1З го способа является то, что при разрыве сосудов глаза и наличии пигментных пятен вблизи инородного тела, например кровь и другие непрозрачные образования, сильно поглощающих энергию лазерного луча, лазеркоагуляция может привести к внутриглазным ожогам, Кроме того общим недостатком для всех известных способов является то, что в любом случае сама капсула будет иметь дискретную структуру (положение тканями лазерной энергии происходит в очень малых обьемах) и представляет собой множество отдельных (изолированных) областей коагуляции, окружающих инородное тело. При этом невозможно полностью исключить токсическое действие осколка, тлк как в капсуле существуют области, свободные от коагуляции, Техническим результатом является уменьшение токсического действия осколка внутри глаза, что в итоге практически нейтрализует химическое воздействие осколка на ткани глаза и дает возможность избежать металлоэа.

Технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем бесконтактный импульсный нагрев осколка и окружающей его ткани глаза с последующим контролем с помощью оптичес вго микроскопа, нагрев осуществляют с помощью одиночного импульса магнитного поля, при этом длительность импульса выбирают из соотношения т (с) =8. 10

Во(Тл) где г и Во — длительность и амплитуда импульса магнитного поля.

Нагрев инородного осколка вихревыми токами импульсного мэгHL1TnoFo поля с последующей теплопередач и н < рчжающие белковые структуры глав, и, ла их равномерную инкансулчнин: iI 1. I(„лянию

2000759 белковых структур). В результате вокруг осколка образуется капсула (область уплотнения ткани), препятствующая токсическому действию осколка.

Технические решения, содержащие су- 5 щественные признаки, сходные с признаками, обеспечивающими равномерную инкапсуляцию инородных, металлических осколков внутри глаза. а также осю совокупность существенных признаков, изло- 10 женных в заявляемом решении и обеспечивающих положительный эффект, в патентной и научно-технической литературе не известны. При реализации предложенного технического решения появляется 15 возможность практически нейтрализовать химическое воздействие металлического осколка на ткани глаза. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критериям изобретения "новиэ- 20 на", "существенные отличия" и

"положительный эффект".

На фиг.1 схематически изображена установка для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — сферическая модель 25 осколка с радиусом г1; на фиг.3 — зоны, прилегающие к осколку, имеющие разные критические температуры.

При бесконтактной коагуляции с помощью импульсного магнитного поля дли- 30 тельность импульса может изменяться в пределах

2 мкс cг <5мс

При т< 2 мкс из-за малой длительности импульса не происходит нагреоание тканей 35 глаза, которые окружают осколок, до нужной температуры, и инкапсуляцию осколка осуществить не удается. При t > 5 мс из-эа большой длительности импульса избыточная часть тепловой 40 энергии, которая останется после инкапсуляции, не сможет быстро рассеяться внутри глазного яблока, что и ри ведет к его внутренним ожогам.

Величина амплитуды импульса магнит- 45 ного поля может меняться в пределах

0,4Тл <Во 520Тл

При Во>20 Тл невозможно осуществить инактивацию осколка вследстоие сильного ожога прилегающих тканей глаза. 50

При Вр<0,4 Тл инактивация осколка не происходит, так как вследствие малой величины импульса окружающие осколок ткани глаза не нагреваются дро необходимой температуры коагуляции. 55

Размеры осколка, который можно инкапсулировать прелла аеMым способом, варьируютс я в и педс ах

0,05)лм - ) -2 мы, где г — средний радиус осколка.

При r>2 мм — инкапсуляция является неэффективной, так как в данном случае размеры коагулированной ткани вокруг осколка будут очень большими. Кроме того при таких размерах осколкч более эффективным является удаление последнего с помощью специальных магнитных наконечников.

При г<0,05 мм инкапсуляцию осуществить невозможно, так как малые размеры осколка будут требовать очень высокочастотное магнитное поле (десятки ГГц), что может привести к разрушению тканей глазного яблока.

Частота f импульсного магнитного поля может изменяться в пределах

5 кГц < f < 2.10 кГц

При f>2 10 кГц — при таком высокочаз статном магнитном поле происходит разрушение как поврежденных, так и здоровых тканей глаза и инкапсуляцию осколка провести невозможно.

При f<5 кГц — интенсивность нагрева осколка будет очень большой, что приведет к о>когам близлежащих тканей глазного яблока.

Расстояние d от катушки, на которую подают импульс поля до глаза может изменяться в пределах

05см

При 0 < 0,5 возможно случайное згдевание травмированного глаза излучающей катушкой, например из-эа смещения головы пациента.

При d>10 см коагуляцию осколка осуществить невозможно вследствие большого затухания импульса и уже недостаточной

его мощности в районе глазного яблока, Установка для реализации предлагае о«-о способа состоит из одновитковой катушки 1, вмонтированной в рукоятку 2, внутри которой проходят провода 3, соединяющие катушку 1 с генератором импульсов

4, для однократного запуска которого на рукоятке 2 имеется кнопка 5.

Установка работает следующим образом. Катушка 1 подносится к глазу пациента на расстояние 5 ом и нажимается кнопка 5, которая запускает однократно высокочастотный генератор 4, 8 этом случае на катушку.1 поступает импульс длительностью

r1 мс и частотой 500 кГц, что в итоге позволяет получить на одновитковой катушке 1 импульс магнитного поля с величиний ндукции Во 0,5 Тл. Такое импульсное a i нитное поле возбуждает в осколке о) . елые

2000759 токи, которые иагреьают его до температуры 42"С, Г!оскольку весь процесс протекает очень быстро, то прои=ходит импульсная теплопередача в окружающие осколок белковые структуры глаза, что приводит к образованию вокруг осколка равномерно коагулироваиного слоя, т,е, к инкапсуляции осколка. Весь процесс контролируется с помощью оптического микроскопа (не показани).

Проведем численную оценку предлагаемого способа,!(оагуляция белковых структур стекловидного тела глаза происходит в интервале 42-44 С, а температура участков стекловидно о тела, ие предназначенных для коагуляции, ие +Of l)l

Следовательно необходимо повышение температуры до 42-44"C в тонкой приповерхностиой области, окружающей осколок, вие которой температура ие должна превышать 39 С в течение всего процесса. Для этой цели пр1годеи импульсный (быстрый) режим нагрева инородного тела. Это можно понять из характера решения одномерного уравнения теплопроводности, к которому сводится pemeIIIIO трехмерной сферической симметричной задачи. В случае быстрого ("мгновенного") подвода тепла к концу тонкого сторжня (X=O) в начальный момент времени(=0) решеииеуравнения теплопроводиосги — =l3n ЛТ (1)

r7 t имеет вид хг

40> t (2) Т -То+

С- 4 тОп где II =t!lv(grad} — опсратор Лапласа;

p1 — линейная плотность(т.е. масса, приходящаяся иа единицу длины) стержня;

С вЂ” удельиал теплоемкость;

DI.. — коэффициент температуропроводностн материала гтержня.

В момент времени t=0 температура

Т=ТО при X Ф 0 и T=- oo при X=.O

По"кольку при t>0 профиль температуры соответствует распределению Гаусса, то очевидно, что чем резче будет распределение к моменту окончания импульса тока II инородном теле, тем тоньше будет обраэующаяс» оболочка (капсула). Для количественных оценок необходимо рассмотреть

Сферический осколок радиусом rl с удельной тсплоемкостью С1, объемной плотностью /)1 и начальной температурой т1, который находится I) стекловидном теле глаза с параметрами С2, рг и Тг (в начальный момент времени Tt=T2), Разделяют окружающую осколок среду на две сферические оболочки радиуса r2 и гэ, 5 Необходимо, чтобы в течение всего процесса теплопередачи вне оболочки r2 температура не превышала 42 С, а вне оболочки гэ не превышала 39 С.

В начальный момент времени темпера10 тура внутри сколка повысилась(в приближении его равномерного нагрева вихревыми токами) от Tz-34 С до величины Т1, Температура на сферической оболочке все время повышается, и если бы вне гз не было тепло15 проводящей среды, конечная температура (в состоянии равновесия) определилась бы иэ уравнения

Cz pz(ra -г1 )(Тк-Т2)=С1p>r< (T<-T<) (3) откуда

20 Тк=Tt-(Ti-Tz) х

Czp2(1 — — ) ) гз (4) (С1 р1 — Сг рг ) (— ) + Сг pz

Необходимо, чтобы Тк=39 С(Т2 =34 С) и r1/гэ = 1/2. Тогда, учитывая, что численно

C! pI = Сг рг, получают

Тк Т1 (Т1-Т2)(1-(— ) ) — (Т1+7Т2) (5)

r з 8 откуда

Т1=8Тк-7Тг и Т1-Тг= Л Т=8(Т„-Тг) 40 С

При быстром нагреве в интервале

О< ЛT<40 С на расстоянии, равном удвоенному радиусу осколка, температура действительно не превысит величину 39 С.

Одновитковая катушка имеет радиус 7 см и изготовлена из медной проволоки диаметром 2 мм. В качестве материала для рукоятки используется тефлон. В качестве генератора используется стандартный одноканальный генератор импульсов микросекундного диапазона длительностей типа

Г5 — 26, 1>

Таким образом предлагаемый способ позволяет осуществлять импульсный нагрев металлического осколка внутри глаза, что

50 позволяет использовать его для равномерной коагуляции тонкого слоя тканей глаза, окружающих осколок, и осуществлять его надежную инкапсуляцию. (56) Патент EP N 0228778, кл. И 61 l= 9/00, 1986.

Патент США N . 47 36744. кл. А 61 F 9/00, 1988.

Патент FP N 864719, кл, И 61 F 9/00, 1986.

2000759

Формула изобретения

ГПОГОЬ ИНКАПГУЛЛЦИИ ИНОРОДНЫХ К4ЕТАЛЛИЧЕСКИХ О(:КОЛКОВ IIIIYTI ГЛАЗА, BKJIIOVGIOщий бесконтактный импульсный нагрев самого осколка и окружающей его ткани глаза с последующим контролем с помощью оптического микроскопа, отличающийся тем, что нагрев осколка осуществля3от с помощью одиночного импульса магнитного поля, длительность I. которого выбирают иэ соотнощения

8. III — 4

В3(т21 где т и Во - длительность, с, и амплитуда импульса магнитного поля.

2000759

Т РЯ

Составитель Т.Марченкова

Редактор Г.Мельникова Техред М.Моргентал Корректор С. Юско

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Заказ 3094

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101